Øverst på siden

Vakuum - enheter og mål

Å måle et vakuum innebærer å definere fravær av materie i et rom. I praksis sier vi at det vi måler er mengden negativt trykk i et gitt volum. Det finnes ingen universell måleenhet for vakuum, så Hydroscand tar bruk av de vanligste måleenhetene i hver enkelt bransje når vi snakker om vakuum i en applikasjon.   Her forklarer vi litt mer om konvertering av måleenheter, skalaer og metoder som brukes i relevante industrier.  

Konverteringsverktøy

Her kan du enkelt konvertere fra kilopascal (kPa) til andre vanlig brukte enheter som millimeter kvikksølv (mmHg), Torr, PSI og bar.
ATMPSIVANNSØYLE meterKVIKKSØLV millimeter%
0.11.4173.610
0.22.82147.120
0.34.23220.730
0.45.74249.240
0.57.15267.850
0.68.56441.360
0.710.07514.970
0.811.48588.480
0.912.89662.090
1.014.210735.5100

Hva er vakuum?

Der hvor trykket er lavere enn det atmosfæriske trykket sier vi at det er oppstått et vakuum. Dette resulterer i reduksjon av luft eller gass, og du får et negativt trykk i forhold til omgivelsene rundt.

Hva er høyvakuum?

Betegnelsen høyt vakuum beskriver forhold der trykket er ekstremt lavt, det vil si mellom  10⁻³ mbar (0,001 mbar) og 10⁻⁷ mbar (0,0000001 mbar). I høyt vakuum vil det være svært få gassmolekyler, noe som skaper et miljø med svært lav lufttetthet og sjeldne kollisjoner mellom molekylene.

Hvordan dannes høyvakuum?

For å skape høyt vakuum må som regel to prosesser benyttes. Først reduseres trykket ved bruk av pre-vakuum pumper som f.eks roterende lamellpumper, til det oppnås 1 mbar.  Så benyttes høyt vakuumpumper som turbomolekylær pumpe ned til ønsket vakuumnivå.

Bruken av høyvakuum

Noen eksempler på industrier og forskningsområder der renhet og svært lavt trykk dvs høyt vakuum er kritisk:
  • Produksjon av halvledere: Produksjon av mikrochips og elektroniske komponenter krever ultra-renhet. Disse forholdene kan bare oppnås ved høyt vakuum.
  • Overflatebehandling (PVD og CVD): Tynn film av materiale som metall eller keramikk legges på overflater under vakuum for å skape beskyttende eller funksjonelle sjikt.  
  • Forsknings- eller partikkelakselleratorer: Vakuummiljøer benyttes for å eliminere forstyrrelser fra gassmolekyler i fysikk- eller kjemieksperiment. 
  • Romteknologi: Simulering av vakuumforhold i rommet gjennomføres i testkammer for satellitter og romfartøy. 
  • Elektronmikroskopi: Høyt vakuum gjør det mulig å behandle høyoppløselige bilder i avanserte mikroskop.  

Hvordan måles vakuum?

Vakuum måles med forskjellige måleinstrumenter avhengig av vakuumnivå og ønsket presisjon. Ettersom vakuum innebærer et trykk som er lavere enn det atmosfæriske trykket krever målingen tilpassede metoder for lavt vakuum, middels vakuum og høyt vakuum. 

Vanlige måleenheter for vakuum: 
  • Pascal (Pa):  SI-enheten for trykk der lavere verdier indikerer høyere vakuum 
  • Millibar (mbar):  Vanligvis brukt i industrielle sammenhenger 
  • Torr (mmHg): Tradisjonell måleenhet ofte brukt i forskningsøyemed 
  • Bar (bar):  Generell måleenhet for trykk 

Metoder for å måle vakuum

Valg av måleenhet og verktøy baseres på vakuum nivå, applikasjon og krav til nøyaktighet.  Disse er de mest brukte typene i vår industri. 

Lavt vakuum (Atmosfærisk til 1 mbar):  Manometre
Middels vakuum (1 mbar til 10⁻³ mbar): Mekaniske målere 
Høyt - ultra høyt vakuum (10⁻³ till 10⁻¹⁰ mbar): Elektroniske målere

Manometre

Manometriske vakuum målere bruker væsker innkapslet i en kolonne for å måle forskjeller i trykk. Et eksempel er U-rørs manometer, der forskjellen i væskenivå i to rør indikerer trykket. Disse målerne er svært robuste og er ikke avhengige av kraft for å være operative, men egner seg ikke for høyt vakuum. Siden de typisk benytter kvikksølv som medie krever de aktsomhet ved montering og vedlikehold. 

Mekanisk måling

Mekaniske vakuummålere fungerer ved å registrere deformasjon av en fleksibel komponent, som en membran eller bourdonrør. Når en trykkdifferanse oppstår vil denne komponenten bøyes eller endre form, og denne bevegelsen konverteres til en trykkavlesning. Mekaniske målere brukes primært innenfor lave - til medium høye vakuumnivå, fra omtrent 1 mbar til atmosfærisk trykk.  Disse målerne er enkle og rimeligere, men mangler nødvendig presisjon for måling av høyt vakuum. 

Elektronisk måling

Elektroniske vakuummålere er avanserte instrumenter som benyttes for å måle høy- og ultrahøyt vakuum. Disse målerne omdanner vakuumnivåer til elektriske signaler og fungerer basert på prinsipper som varmeoverføring, elektrisk konduktivitet eller ionisering av gassmolekyler. De har høy presisjon og et bredt omfang fra mid- til ultrahøyt vakuum (fra noen få Pascal til 0⁻¹⁰ Torr).  De krever jevnlig kalibrering og er relativt kostbare.  


Vanlige typer elektroniske vakuum målere: 

  • Pirani-målere – Utnytter gassers varmeledningsevne. En oppvarmet tråd avgir varme til omgivelsene, og varmetapet reduseres ved lavere trykk fordi færre gassmolekyler er til stede for å transportere varmen.

  • Kallkatodemålere – Skaper plasma i målekammeret ved å ionisere gassmolekyler. Den resulterende jonstrømmen er proporsjonal med gasstrykket, noe som gjør denne teknologien egnet for måling av lavt trykk i industrielle prosesser.

  • Varmkatodemålere – Benytter termisk elektronemisjon fra en oppvarmet tråd. De utsendte elektronene kolliderer med gassmolekyler og danner en målbar jonstrøm som er lineært proporsjonal med trykket, noe som gir høy presisjon i vakuummåling.

Konverteringstabell for vakuum

For å gjøre det enklere å sammenligne og konvertere mellom de forskjellige måleenhetene viser vi dem i en enkel konverteringstabell: 
EnhetForkortelse1 atm1 mbar1 Pa1 Torr
Atmosfæreatm11 013,25 mbar101 325 Pa760 Torr
PascalPa101 3251001133,322 Pa
KilopascalkPa101,325100 mbar1 000 Pa133,322 × 10⁻³ kPa
Millibarmbar1 013,251100 Pa0,750062 Torr
TorrTorr760750,062 mbar133,322 Pa1
Millimeter kvikksølvmmHg760750,062 mbar133,322 Pa1 mmHg = 1 Torr
Mikron (Millitorr)µTorr760 000750 062 mbar133,322 × 10³ Pa1 000 µTorr = 1 Torr
Pund per kvadrattommePSI14,714,504 mbar6 894,76 Pa51,715 Torr
Tommer kvikksølvinHg29,9229,53 mbar3 386,39 Pa25,4 Torr
Sammenligningstabellen under gjør det enkelt å konvertere mellom forskjellige trykkmål og vakuumnivåer.  Kolonnene viser forskjellige enheter, som atmosfærisk trykk (ATM), vannsøyle, kvikksølv (mmHg) PSI og vakuum angitt i prosent. 
ATMPSIVANNSØYLE meterKVIKKSØLV millimeter%
0.11.4173.610
0.22.82147.120
0.34.23220.730
0.45.74249.240
0.57.15267.850
0.68.56441.360
0.710.07514.970
0.811.48588.480
0.912.89662.090
1.014.210735.5100

International System of Units (SI)

Det internasjonale kontrollorganet for måleenheter (SI) (Système International d'Unités) fastsetter standardiserte enheter for måling av fysiske størrelser om lengde, vekt, tid og trykk. SI systemet sikrer at teknisk og vitenskapelige målinger er konsistente og sammenlignbare over hele verden.  For trykk er Pascal (Pa) den offisielle SI-enheten. Denne defineres som 1 Neon pr kvadratmeter (N/m²). 

Vakuum - enheter og mål

Å måle et vakuum innebærer å definere fravær av materie i et rom. I praksis sier vi at det vi måler er mengden negativt trykk i et gitt volum. Det finnes ingen universell måleenhet for vakuum, så Hydroscand tar bruk av de vanligste måleenhetene i hver enkelt bransje når vi snakker om vakuum i en applikasjon.   Her forklarer vi litt mer om konvertering av måleenheter, skalaer og metoder som brukes i relevante industrier.  

Konverteringsverktøy

Her kan du enkelt konvertere fra kilopascal (kPa) til andre vanlig brukte enheter som millimeter kvikksølv (mmHg), Torr, PSI og bar.
ATMPSIVANNSØYLE meterKVIKKSØLV millimeter%
0.11.4173.610
0.22.82147.120
0.34.23220.730
0.45.74249.240
0.57.15267.850
0.68.56441.360
0.710.07514.970
0.811.48588.480
0.912.89662.090
1.014.210735.5100

Hva er vakuum?

Der hvor trykket er lavere enn det atmosfæriske trykket sier vi at det er oppstått et vakuum. Dette resulterer i reduksjon av luft eller gass, og du får et negativt trykk i forhold til omgivelsene rundt.

Hva er høyvakuum?

Betegnelsen høyt vakuum beskriver forhold der trykket er ekstremt lavt, det vil si mellom  10⁻³ mbar (0,001 mbar) og 10⁻⁷ mbar (0,0000001 mbar). I høyt vakuum vil det være svært få gassmolekyler, noe som skaper et miljø med svært lav lufttetthet og sjeldne kollisjoner mellom molekylene.

Hvordan dannes høyvakuum?

For å skape høyt vakuum må som regel to prosesser benyttes. Først reduseres trykket ved bruk av pre-vakuum pumper som f.eks roterende lamellpumper, til det oppnås 1 mbar.  Så benyttes høyt vakuumpumper som turbomolekylær pumpe ned til ønsket vakuumnivå.

Bruken av høyvakuum

Noen eksempler på industrier og forskningsområder der renhet og svært lavt trykk dvs høyt vakuum er kritisk:
  • Produksjon av halvledere: Produksjon av mikrochips og elektroniske komponenter krever ultra-renhet. Disse forholdene kan bare oppnås ved høyt vakuum.
  • Overflatebehandling (PVD og CVD): Tynn film av materiale som metall eller keramikk legges på overflater under vakuum for å skape beskyttende eller funksjonelle sjikt.  
  • Forsknings- eller partikkelakselleratorer: Vakuummiljøer benyttes for å eliminere forstyrrelser fra gassmolekyler i fysikk- eller kjemieksperiment. 
  • Romteknologi: Simulering av vakuumforhold i rommet gjennomføres i testkammer for satellitter og romfartøy. 
  • Elektronmikroskopi: Høyt vakuum gjør det mulig å behandle høyoppløselige bilder i avanserte mikroskop.  

Hvordan måles vakuum?

Vakuum måles med forskjellige måleinstrumenter avhengig av vakuumnivå og ønsket presisjon. Ettersom vakuum innebærer et trykk som er lavere enn det atmosfæriske trykket krever målingen tilpassede metoder for lavt vakuum, middels vakuum og høyt vakuum. 

Vanlige måleenheter for vakuum: 
  • Pascal (Pa):  SI-enheten for trykk der lavere verdier indikerer høyere vakuum 
  • Millibar (mbar):  Vanligvis brukt i industrielle sammenhenger 
  • Torr (mmHg): Tradisjonell måleenhet ofte brukt i forskningsøyemed 
  • Bar (bar):  Generell måleenhet for trykk 

Metoder for å måle vakuum

Valg av måleenhet og verktøy baseres på vakuum nivå, applikasjon og krav til nøyaktighet.  Disse er de mest brukte typene i vår industri. 

Lavt vakuum (Atmosfærisk til 1 mbar):  Manometre
Middels vakuum (1 mbar til 10⁻³ mbar): Mekaniske målere 
Høyt - ultra høyt vakuum (10⁻³ till 10⁻¹⁰ mbar): Elektroniske målere

Manometre

Manometriske vakuum målere bruker væsker innkapslet i en kolonne for å måle forskjeller i trykk. Et eksempel er U-rørs manometer, der forskjellen i væskenivå i to rør indikerer trykket. Disse målerne er svært robuste og er ikke avhengige av kraft for å være operative, men egner seg ikke for høyt vakuum. Siden de typisk benytter kvikksølv som medie krever de aktsomhet ved montering og vedlikehold. 

Mekanisk måling

Mekaniske vakuummålere fungerer ved å registrere deformasjon av en fleksibel komponent, som en membran eller bourdonrør. Når en trykkdifferanse oppstår vil denne komponenten bøyes eller endre form, og denne bevegelsen konverteres til en trykkavlesning. Mekaniske målere brukes primært innenfor lave - til medium høye vakuumnivå, fra omtrent 1 mbar til atmosfærisk trykk.  Disse målerne er enkle og rimeligere, men mangler nødvendig presisjon for måling av høyt vakuum. 

Elektronisk måling

Elektroniske vakuummålere er avanserte instrumenter som benyttes for å måle høy- og ultrahøyt vakuum. Disse målerne omdanner vakuumnivåer til elektriske signaler og fungerer basert på prinsipper som varmeoverføring, elektrisk konduktivitet eller ionisering av gassmolekyler. De har høy presisjon og et bredt omfang fra mid- til ultrahøyt vakuum (fra noen få Pascal til 0⁻¹⁰ Torr).  De krever jevnlig kalibrering og er relativt kostbare.  


Vanlige typer elektroniske vakuum målere: 

  • Pirani-målere – Utnytter gassers varmeledningsevne. En oppvarmet tråd avgir varme til omgivelsene, og varmetapet reduseres ved lavere trykk fordi færre gassmolekyler er til stede for å transportere varmen.

  • Kallkatodemålere – Skaper plasma i målekammeret ved å ionisere gassmolekyler. Den resulterende jonstrømmen er proporsjonal med gasstrykket, noe som gjør denne teknologien egnet for måling av lavt trykk i industrielle prosesser.

  • Varmkatodemålere – Benytter termisk elektronemisjon fra en oppvarmet tråd. De utsendte elektronene kolliderer med gassmolekyler og danner en målbar jonstrøm som er lineært proporsjonal med trykket, noe som gir høy presisjon i vakuummåling.

Konverteringstabell for vakuum

For å gjøre det enklere å sammenligne og konvertere mellom de forskjellige måleenhetene viser vi dem i en enkel konverteringstabell: 
EnhetForkortelse1 atm1 mbar1 Pa1 Torr
Atmosfæreatm11 013,25 mbar101 325 Pa760 Torr
PascalPa101 3251001133,322 Pa
KilopascalkPa101,325100 mbar1 000 Pa133,322 × 10⁻³ kPa
Millibarmbar1 013,251100 Pa0,750062 Torr
TorrTorr760750,062 mbar133,322 Pa1
Millimeter kvikksølvmmHg760750,062 mbar133,322 Pa1 mmHg = 1 Torr
Mikron (Millitorr)µTorr760 000750 062 mbar133,322 × 10³ Pa1 000 µTorr = 1 Torr
Pund per kvadrattommePSI14,714,504 mbar6 894,76 Pa51,715 Torr
Tommer kvikksølvinHg29,9229,53 mbar3 386,39 Pa25,4 Torr
Sammenligningstabellen under gjør det enkelt å konvertere mellom forskjellige trykkmål og vakuumnivåer.  Kolonnene viser forskjellige enheter, som atmosfærisk trykk (ATM), vannsøyle, kvikksølv (mmHg) PSI og vakuum angitt i prosent. 
ATMPSIVANNSØYLE meterKVIKKSØLV millimeter%
0.11.4173.610
0.22.82147.120
0.34.23220.730
0.45.74249.240
0.57.15267.850
0.68.56441.360
0.710.07514.970
0.811.48588.480
0.912.89662.090
1.014.210735.5100

International System of Units (SI)

Det internasjonale kontrollorganet for måleenheter (SI) (Système International d'Unités) fastsetter standardiserte enheter for måling av fysiske størrelser om lengde, vekt, tid og trykk. SI systemet sikrer at teknisk og vitenskapelige målinger er konsistente og sammenlignbare over hele verden.  For trykk er Pascal (Pa) den offisielle SI-enheten. Denne defineres som 1 Neon pr kvadratmeter (N/m²).